2018届艺术生极坐标与参数方程数学复习讲义

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选修4—4《极坐标与参数方程》复习讲义知识结构1.参数方程的概念在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数⎩⎨⎧==),(),(t g y t f x 并且对于t 的每一个允许值,由这个方程所确定的点),(y x M 都在这条曲线上,那么这个方程就叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫做参变数,简称参数。

相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程。

常见的曲线的参数方程2.直线的参数方程(1)标准式 过点Po(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程是⎩⎨⎧+=+=a t y y at x x sin cos 00 (t 为参数,其几何意义是.....PM ..的数量...) (2)一般式 过定点P 0(x 0,y 0)斜率k=tg α=ab的直线的参数方程是 ⎩⎨⎧+=+=bty y at x x 00(t 为参数,1tan t α=) ② 3.圆锥曲线的参数方程(1)圆 圆心在(a,b),半径为r 的圆的参数方程是⎩⎨⎧+=+=ϕϕsin cos r b y r a x (φ是参数)(2)椭圆 椭圆12222=+by a x (a >b >0)的参数方程是⎩⎨⎧==ϕϕsin cos b y a x (φ为参数)椭圆12222=+by a y (a >b >0)的参数方程是⎩⎨⎧==ϕϕsin cos a y b x (φ为参数) (3)抛物线 抛物线px y 22=的参数方程为()为参数t pty pt x ⎩⎨⎧==2224.极坐标极坐标系 在平面内取一个定点O ,从O 引一条射线Ox ,选定一个单位长度以及计算角度的正 方向(通常取逆时针方向为正方向),这样就建立了一个极坐标系,O 点叫做极点,射线Ox 叫 做极轴.①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位和它的正方向,构成了极坐标系的四要素,缺一不可.点的极坐标 设M 点是平面内任意一点,用ρ表示线段OM 的长度,θ表示射线Ox 到OM 的角度 ,那么ρ叫做M 点的极径,θ叫做M 点的极角,有序数对(ρ,θ)叫做M 点的极坐标.注意:①点),(θρP 与点),(1θρ-P 关于极点中心对称;②点),(θρP 与点),(2πθρ+-P 是同一个点;③如果规定0,02ρθπ>≤<,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标),(θρ表示(即一一对应的关系);同时,极坐标),(θρ表示的点也是唯一确定的。

④极坐标与直角坐标的不同是,直角坐标系中,点与坐标是一一对应的,而极坐标系中,点与坐标是一多对应的.即一个点的极坐标是不惟一的. P (ρ,θ)(极点除外)的全部坐标为(ρ,θ+πk 2)或(ρ-,θ+π)12(+k ),(∈k Z ).极点的极径为0,而极角任意取.极坐标和直角坐标的互化 (1)互化的前提条件①极坐标系中的极点与直角坐标系中的原点重合; ②极轴与x 轴的正半轴重合③两种坐标系中取相同的长度单位. (2)互化公式....(x,y)所在的象限确定 三、课前预习1.直线12+=x y 的参数方程是( )A 、⎩⎨⎧+==1222t y t x (t 为参数) B 、⎩⎨⎧+=-=1412t y t x (t 为参数)C 、 ⎩⎨⎧-=-=121t y t x (t 为参数) D 、⎩⎨⎧+==1sin 2sin θθy x (t 为参数) 答案:C2.已知⎪⎭⎫ ⎝⎛-3,5πM ,下列所给出的不能表示点的坐标的是( )A 、⎪⎭⎫⎝⎛-3,5π B 、⎪⎭⎫ ⎝⎛34,5πC 、⎪⎭⎫⎝⎛-32,5π D 、⎪⎭⎫ ⎝⎛--35,5π 答案:A3.在极坐标系中,圆ρ=-2sin θ的圆心的极坐标系是( )A 、(1,)2πB 、(1,)2π- C 、 (1,0) D 、(1,π)解:将极坐标方程化为普通方程得:0222=++y y x ,圆心的坐标为)1,0(-,其极坐标为)23,1(π,选B 4.点()3,1-P ,则它的极坐标是 ( )A 、⎪⎭⎫⎝⎛3,2πB 、⎪⎭⎫ ⎝⎛34,2πC 、⎪⎭⎫⎝⎛-3,2π D 、⎪⎭⎫ ⎝⎛-34,2π 答案:C5.直角坐标系xoy 中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建极坐标系,设点A,B 分别在曲线13cos :sin x C y θθ=+⎧⎨=⎩ (θ为参数)和曲线2:1C ρ=上,则AB 的最小值为( )A 、1B 、2C 、3D 、4 答案:A6.参数方程为1()2x t t t y ⎧=+⎪⎨⎪=⎩为参数表示的曲线是( )A 、一条直线B 、两条直线C 、一条射线D 、两条射线 答案:D7.()124123x tt x ky k y t=-⎧+==⎨=+⎩若直线为参数与直线垂直,则常数( ) A 、-6 B 、16- C 、6 D 、16答案:A8.极坐标方程4cos ρθ=化为直角坐标方程是( )A 、22(2)4x y -+= B 、224x y +=C 、22(2)4x y +-=D 、22(1)(1)4x y -+-= 答案:A9.4sin()4x π=+与曲线122122x ty ⎧=-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩的位置关系是( ) A 、 相交过圆心 B 、相交 C 、相切 D 、相离答案:D10.曲线的参数方程为⎩⎨⎧-=+=12322t y t x (t 是参数),则曲线是( )A 、线段B 、双曲线的一支C 、圆D 、射线 答案:D11.在极坐标系中,圆2ρ=上的点到直线()6sin 3cos =+θθρ的距离的最小值是 . 答案:112.圆C :x =1+cos θy =sin θ⎧⎨⎩(θ为参数)的圆心到直线l:x =3ty =13t⎧-⎪⎨-⎪⎩(t 为参数)的距离为 。

答案:213.已知两曲线参数方程分别为sin x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩(0)θπ<≤和254x t y t⎧=⎪⎨⎪=⎩ (t ∈)R ,它们的交点坐标为___________.答案:. 14.以直角坐标系的原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,已知曲线1C 、2C 的极坐标方程分别为0,3πθθ==,曲线3C 的参数方程为2cos 2sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数,且,22ππθ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦),则曲线1C 、2C 、3C 所围成的封闭图形的面积是 . 答案:23π 四、典例分析考向一 极坐标系,曲线的极坐标方程,极坐标和直角坐标的互化相关知识点:极点与原点重合,极轴与x 轴正半轴重合,长度单位相同.互化公式:⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x 或 ⎪⎩⎪⎨⎧≠=+=)0(tan 222x x yy x θρ 【例1 】(1)点M 的极坐标分别是(2,)2π,(4,)π,2(6,)3π,3(2,)4π换算成直角坐标依次是 , , ,(2)点M 的直角坐标分别是(2,0),(0,2)-,(2,2)--,(如果0,02ρθπ≥≤< 换算成极坐标依次是 , , ,【例2】在极坐标系中,过圆4cos =ρθ的圆心,且垂直于极轴的直线的极坐标方程为 .分析:由θρcos 4=得θρρcos 42=.所以x y x 422=+,22(2)4x y -+=圆心坐标(2,0)过圆心的直线的直角坐标方程为2=x .直线的极坐标方程为2cos =θρ。

【变式1】在极坐标系中,圆心在且过极点的圆的方程为( B ) A 、B 、C 、D 、分析:圆心在即指的是直角坐标系中的)02(,-圆的直角坐标方程:22(2x y +=。

圆的极坐标方程为【变式2】已知曲线21,C C 的极坐标方程分别为θρθρcos 4,3cos ==(20,0πθρ<≤≥),则曲线1C 与2C 交点的极坐标为__ ___.解:曲线21,C C 的直角坐标方程分别为4)2(,322=+-=y x x ,且0≥y ,两曲线交点的 直角坐标为(3,3). 所以,交点的极坐标为⎪⎭⎫⎝⎛6,32π 【变式3】在极坐标系中,已知点A (1,43π)和B )4,2(π,则A 、B 两点间的距离是 .解:如图所示,在△OAB 中,65367,5||,4||πππ=-=∠==AOB OB OA 5sin 21=∠=⇒∆AOB OB OA S AOB 评述:本题考查极坐标及三角形面积公式,数形结合是关键。

考向二 曲线的参数方程,参数方程与普通方程的互化 【例3】(1)曲线C :cos 1.sin 1x y θθ=-⎧⎨=+⎩(θ为参数)的普通方程为 ( C )A 、22(1)(1)1x y -++=B 、22(1)(1)1x y +++=C 、22(1)(1)1x y ++-= D 、22(1)(1)1x y -+-=(2)参数方程⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=t t y tt x 11表示的曲线是( )A 、椭圆B 、双曲线C 、抛物线D 、圆答案:B【变式1】已知抛物线C 的参数方程为28,8.x t y t ⎧=⎨=⎩(t 为参数)若斜率为1的直线经过抛物线C 的焦点,且与圆()2224(0)x y r r -+=>相切,则r =________。

答案:2解:抛物线的标准方程为x y 82=,它的焦点坐标是)0,2(F ,所以直线的方程是2-=x y ,圆心到直线的距离为2【变式2】若直线340x y m ++=与圆⎩⎨⎧+-=+=θθsin 2cos 1y x (θ为参数)没有公共点,则实数m 的取值范围是 (,0)(10,)-∞⋃+∞ .【变式3】直线2()1x tt y t =-+⎧⎨=-⎩为参数被圆22(3)(1)25x y -++=所截得的弦长为( )A 、98B 、1404C 、82D 、9343+ 分析:2101x tx y y t=-+⎧⇒++=⎨=-⎩,22(3)(1)25x y -++=得圆心到直线的距离311322d -+==,∴弦长=22282r d -= 【例4】已知点(,)P x y 是圆222x y y +=上的动点,求2x y +的取值范围。

解:设圆的参数方程为cos 1sin x y θθ=⎧⎨=+⎩,22cos sin 15sin()1x y θθθϕ+=++=++51251x y ∴-+≤+≤+小结:①设动点的坐标为参数方程形式;②将含参数的坐标代人所求代数式或距离公式;③利用三角性质及变换公式求解最值.【变式5】在平面直角坐标系xOy 中,点()P x y ,是椭圆2213x y +=上的一个动点,求S x y =+的最大值.解:因椭圆2213x y +=的参数方程为3cos (sin x y θθθ⎧=⎪⎨=⎪⎩为参数),故可设动点P 的坐标为(3cos ,sin θθ),其中02θπ≤<. 因此313cos sin 2(cos sin )2sin()223S x y πθθθθθ=+=+=+=+。